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基于紧致子序列的航班着陆调度问题研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2421-2431页

作者：冯小荣高正达王进王兴隆惠康华中国民航大学民航飞联网重点实验室天津300300 中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

航班着陆调度问题已被证明是NP难问题,综合考虑多种实际情况,建立了时间窗约束的航班着陆优化模型,定义了紧致子序列概念,论述了其性质及左移、分割和合并的条件。在此基础上,提出一种基于紧致子序列的算法(CSA)求解固定顺序下航班着陆... 详细信息

航班着陆调度问题已被证明是NP难问题,综合考虑多种实际情况,建立了时间窗约束的航班着陆优化模型,定义了紧致子序列概念,论述了其性质及左移、分割和合并的条件。在此基础上,提出一种基于紧致子序列的算法(CSA)求解固定顺序下航班着陆调度问题。按照航班的最优着陆时间排序,运用CSA计算出该顺序下各航班着陆时间;采用循环线性交换和循环线性插空策略微调该固定顺序,不断迭代逼近模型的最优解;采用OR-Library数据集进行验证。实验结果表明,CSA结合启发式微调策略求解结果明显优于位移决策算法DALP和仿生算法(BA),与CPLEX、混合粒子群优化-局部搜索算法RH-HPSO-LS、细胞自动机优化(CAO)算法相近,在时间效率上明显优于对比算法;在小规模数据集上,计算精度与速度优势更加明显。CSA是一种确定性算法,不依赖于先验参数,具有更高的鲁棒性,保证了启发式微调策略不断逼近最优解。

关键词：航班着陆调度时间窗约束紧致子序列循环线性交换循环线性插空

原位生成TiC对TiC-Ni25复合涂层常温/高温耐磨性的影响

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 328-340页

作者：江国业彭晨中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学交通科学与工程学院天津300300

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能,采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层,研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25,200,400℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明:具有较强导热性和促... 详细信息

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能,采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层,研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25,200,400℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明:具有较强导热性和促石墨化的Ti元素减少了复合涂层与基体结合区莱氏体的生成;Ti作为强碳化物形成元素也促进了TiC的原位生成,TiC在涂层中起到细晶强化、晶间强化和弥散强化的综合作用,提高了涂层的耐磨性能,同时起到控制复合涂层气孔、裂纹缺陷的作用。添加Ti后原位生成TiC,TiC对涂层硬度的增强作用与富集Ti对涂层的增韧作用呈现互斥效应。5%Ti-10%TiC-Ni复合涂层的显微硬度较2%Ti-10%TiC-Ni和8%Ti-10%TiC-Ni复合涂层更高,而且该涂层在各环境温度下所表现出的摩擦磨损性能也更好,主要是因为形成了致密氧化膜,强化了对磨损区域的保护。200℃时各复合涂层的摩擦因数、磨损体积和磨损率均增大,这是由于粗糙氧化膜的形成降低了耐磨性能。复合涂层在25℃温度下的主要磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损,在200℃和400℃时主要是氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损。

关键词：激光熔覆复合涂层 TiC 摩擦磨损

结合视觉文本匹配和图嵌入的可见光-红外行人重识别

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电子与信息学报 2024年

作者：张红颖樊世钰罗谦张涛中国民航大学电子信息与自动化学院中国民航大学计算机科学与技术学院民航成都电子技术有限责任公司

对于可见光-红外跨模态行人重识别(Re-ID)，大多数方法采用基于模态转换的策略，通过对抗网络生成图像，以此建立不同模态间的相互联系。然而这些方法往往不能有效降低模态间的差距，导致重识别性能不佳。针对此问题，该文提出一种基于... 详细信息

对于可见光-红外跨模态行人重识别(Re-ID)，大多数方法采用基于模态转换的策略，通过对抗网络生成图像，以此建立不同模态间的相互联系。然而这些方法往往不能有效降低模态间的差距，导致重识别性能不佳。针对此问题，该文提出一种基于视觉文本匹配和图嵌入的双阶段跨模态行人重识别方法。该方法通过上下文优化方案构建可学习文本模板，生成行人描述作为模态间的关联信息。具体而言，在第1阶段基于图片-文本对的预训练(CLIP)模型实现同一行人不同模态间的统一文本描述作为先验信息辅助降低模态差异。同时在第2阶段引入基于图嵌入的跨模态约束框架，设计模态间自适应损失函数，提升行人识别准确率。为了验证所提方法的有效性，在SYSU-MM01和Reg DB数据集上进行了大量实验，其中SYSU-MM01数据集上的首次命中(Rank-1)和平均精度均值(mAP)分别达到64.2%, 60.2%。实验结果表明，该文所提方法能够提升可见光-红外跨模态行人重识别的准确率。

关键词：行人重识别跨模态图片-文本对的预训练模型上下文优化图嵌入

多尺度特征融合的机场跑道异物检测与识别算法

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计算机工程与应用 2024年第16期60卷 319-324页

作者：郭晓静邹松林中国民航大学工程技术训练中心天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

机场跑道异物对飞机起飞降落存在着致命威胁,而人工巡检异物的方式成本高,效率低,因此将深度学习检测算法用于机场跑道异物检测是必要的。针对异物尺寸大小不一、特征提取难度大而导致的漏检与定位不准问题,提出一种基于多尺度特征融合... 详细信息

机场跑道异物对飞机起飞降落存在着致命威胁,而人工巡检异物的方式成本高,效率低,因此将深度学习检测算法用于机场跑道异物检测是必要的。针对异物尺寸大小不一、特征提取难度大而导致的漏检与定位不准问题,提出一种基于多尺度特征融合的机场跑道异物检测与识别算法。以多尺度特征提取与融合为切入点,提出多分支空间注意力,加强对异物的特征提取,同时能够关注不同尺寸大小的异物。采用BiFPN网络进行特征融合,能够高效融合不同尺度的特征信息。实验结果表明,改进后算法平均精度达到94.7%,相比于YOLOv5提高5.9个百分点,也超越了YOLOv6、YOLOv7以及Faster R-CNN,从而验证了该算法在机场跑道异物检测领域有较好的应用价值。

关键词：机场跑道异物目标检测空间注意力特征融合

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基于分层空间一致性的旋转双目立体校正算法

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1551-1559页

作者：罗其俊田鑫高庆吉中国民航大学机器人研究所天津300300 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

在旋转双目立体视觉系统中,转台机械间隙导致的左右相机旋转平移偏差,造成立体校正图像的严重畸变。针对该问题,提出一种基于分层空间一致性的旋转双目立体校正算法。采用ORB特征在原始左右图像中进行快速全局立体匹配,设计一种新的特... 详细信息

在旋转双目立体视觉系统中,转台机械间隙导致的左右相机旋转平移偏差,造成立体校正图像的严重畸变。针对该问题,提出一种基于分层空间一致性的旋转双目立体校正算法。采用ORB特征在原始左右图像中进行快速全局立体匹配,设计一种新的特征点全局双层约束,实现匹配点的优选。提出基于内点邻域空间一致性的局部校验方法,实现二次匹配优化,并利用质量排序的优化匹配点集,由八点法基础矩阵估计算法计算左右相机的精确位姿关系,以此完成图像的立体校正。在Oxford和SYNTIM数据集上的典型算法对比实验,验证了所提算法的性能。多角度立体校正实验表明:所提算法可适应光轴夹角变化,在双目最大45°夹角时保证立体校正的质量,匹配点偏差小于0.2像素。

关键词：立体校正旋转相机基础矩阵空间一致性位姿估计

微小无人机旋翼动力系统性能测试实验教学平台开发

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实验室研究与探索 2024年

作者：刘聪李百庆单泽众苏扬东中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学航空工程学院中国民航大学电子信息与自动化学院

为了满足高等院校交通运输类专业无人机系统教学需求,设计并开发了微小无人机旋翼动力系统性能测试实验教学平台,主要由主体台架系统、控制和数据采集系统、数据显示和分析系统组成。依托该实验教学平台,进行了悬停和前飞状态的旋翼性... 详细信息

为了满足高等院校交通运输类专业无人机系统教学需求,设计并开发了微小无人机旋翼动力系统性能测试实验教学平台,主要由主体台架系统、控制和数据采集系统、数据显示和分析系统组成。依托该实验教学平台,进行了悬停和前飞状态的旋翼性能测试实验。实验结果表明:配合风洞系统,利用该实验教学平台能够实时获取旋翼动力系统主要性能参数;气动拉力和扭矩直接测量误差均低于0.5%,电流电压直接测量误差为0.2%,桨力效和系统力效间接测量误差均低于5%。该实验教学平台可应用于小型无人机旋翼动力系统性能分析的实验教学。

关键词：无人机旋翼动力系统风洞系统力效

多尺度注意力特征增强融合的红外小目标检测新网络

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中国安全科学学报 2024年第6期34卷 90-98页

作者：贾桂敏程羽齐孟飞中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

为提高红外成像中小目标检测的性能,提高低空空域监管能力,提出一种基于多尺度注意力特征增强融合的红外小目标检测新网络。首先,使用Resnet34提取红外图像的多尺度特征;其次,使用多尺度空间注意力特征增强模块(MFEM)来提高特征提取能力... 详细信息

为提高红外成像中小目标检测的性能,提高低空空域监管能力,提出一种基于多尺度注意力特征增强融合的红外小目标检测新网络。首先,使用Resnet34提取红外图像的多尺度特征;其次,使用多尺度空间注意力特征增强模块(MFEM)来提高特征提取能力;然后,在逐级上采样过程中使用双通道注意力特征融合模块(DFFM),融合语义信息和细节信息,以更好地保护红外小目标的特征;最后,与其他方法对比,并以地/空红外弱小飞机目标视频序列检测为例测试真实场景。结果表明:新方法与现有方法相比,交互比(IoU)、F值和漏检率(FNR)的评分均获得改进;通过多尺度注意力特征增强融合可准确地定位到目标并生成精细的分割结果;MFEM能够同时利用多尺度上下文信息和空间注意力机制来突出红外小目标;DFFM通过给不同通道特征的集合赋予权重,得到最合适的特征图进行特征融合,从而提高检测性能。

关键词：红外图像小目标检测特征增强特征融合注意力机制

TimeGAN-Informer长时机场能见度预测

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安全与环境学报 2024年第7期24卷 2517-2527页

作者：马愈昭张宇航王凌飞中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

能见度的预测对机场的业务决策、保障飞机的安全起降具有重要的意义。针对现有能见度预测模型预测时间较短的问题,提出一种基于TimeGAN Informer(Time Generative Adversarial Network-Informer)的机场能见度预测方法。利用2018—2022... 详细信息

能见度的预测对机场的业务决策、保障飞机的安全起降具有重要的意义。针对现有能见度预测模型预测时间较短的问题,提出一种基于TimeGAN Informer(Time Generative Adversarial Network-Informer)的机场能见度预测方法。利用2018—2022年气象和污染物数据,通过相关系数法和递归特征消除法提取出能见度的主要影响因素,使用TimeGAN时间序列生成对抗网络对数据进行扩充,并将Informer长时间序列预测模型应用于能见度预测。结果显示:当预测步长为1 d、2 d、3 d时,TimeGAN Informer的绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别为2.42、3.13、3.57,比Informer分别降低了0.29、0.27、0.28,比长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)分别降低了0.28、0.49、0.63;均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为3.03、3.7、4.09,比Informer分别降低了0.38、0.22、0.24,比长短时记忆网络(LSTM)分别降低了0.3、0.5、1.04;百分误差小于30%的分别占测试样本集的78.07%、70.68%、63.84%。尽管随着步长的增加预测效果变差,但在预测步长为3 d时,多数样本的预测误差仍小于30%,实现了对机场区域较为准确的长时能见度预测。

关键词：安全工程能见度预报数据扩充 Informer 时间序列

非最小相位高超声速飞行器的动态滑模镇定控制

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国防科技大学学报 2024年第5期 54-64页

作者：王雨潇丰航赵昱宇孙明玮中国民航大学电子信息与自动化学院南开大学人工智能学院

针对高超声速飞行器非最小相位特性带来的零动态不稳定问题，提出基于B-I(Byrnes-Isidori)标准型的模型变换方法，实现系统内、外动态的解耦。设计了一种动态积分滑模镇定控制方法，构建包含内、外部状态和动态参数变量的增广系统。提... 详细信息

针对高超声速飞行器非最小相位特性带来的零动态不稳定问题，提出基于B-I(Byrnes-Isidori)标准型的模型变换方法，实现系统内、外动态的解耦。设计了一种动态积分滑模镇定控制方法，构建包含内、外部状态和动态参数变量的增广系统。提出滑模控制参数整定方法实现增广系统的闭环极点配置，使得不同工况和摄动条件下增广系统保持动态稳定，同时外部输出误差平衡点始终为零。所提方法可实现在外部输出精确跟踪的同时镇定不稳定零动态，实现非最小相位高超声速飞行器的纵向轨迹稳定跟踪控制。给出了控制方法的Lyapunov稳定性证明，并进行了恒动压轨迹跟踪和蒙特卡罗仿真。仿真结果表明，动态积分滑模控制方法在摄动条件下保持了较好的跟踪精度和鲁棒性，同时可以有效地镇定系统零动态。

关键词：高超声速飞行器非最小相位零动态 Byrnes-Isidori标准型动态积分滑模控制

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